EP2409630A2 - Method for operating a domestic appliance - Google Patents

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EP2409630A2
EP2409630A2 EP11172801A EP11172801A EP2409630A2 EP 2409630 A2 EP2409630 A2 EP 2409630A2 EP 11172801 A EP11172801 A EP 11172801A EP 11172801 A EP11172801 A EP 11172801A EP 2409630 A2 EP2409630 A2 EP 2409630A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power electronics
actual
load
actual value
consumer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11172801A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2409630A3 (en
Inventor
Christian Duscher
Ralf Hochhausen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2409630A2 publication Critical patent/EP2409630A2/en
Publication of EP2409630A3 publication Critical patent/EP2409630A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L15/00—Washing or rinsing machines for crockery or tableware
    • A47L15/42—Details
    • A47L15/46—Devices for the automatic control of the different phases of cleaning ; Controlling devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L15/00—Washing or rinsing machines for crockery or tableware
    • A47L15/0018—Controlling processes, i.e. processes to control the operation of the machine characterised by the purpose or target of the control
    • A47L15/0049—Detection or prevention of malfunction, including accident prevention
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2401/00—Automatic detection in controlling methods of washing or rinsing machines for crockery or tableware, e.g. information provided by sensors entered into controlling devices
    • A47L2401/34—Other automatic detections
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2501/00—Output in controlling method of washing or rinsing machines for crockery or tableware, i.e. quantities or components controlled, or actions performed by the controlling device executing the controlling method
    • A47L2501/05—Drain or recirculation pump, e.g. regulation of the pump rotational speed or flow direction
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2501/00—Output in controlling method of washing or rinsing machines for crockery or tableware, i.e. quantities or components controlled, or actions performed by the controlling device executing the controlling method
    • A47L2501/36—Other output

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a domestic appliance, in particular a dishwasher, having at least one electrical load, wherein the electrical load is controlled by a power electronics, wherein first determines the temperature load of the power electronics representing actual value and then the actual value with a maximum sustainable Temperature load of the power electronics in a normal load operation representative limit is compared.
  • Household appliances such as water-conducting household appliances, such. As dishwashers or washing machines, tumble dryer or washer-dryer, but also ovens or refrigerators have at least one driven by a power electronics electrical consumer. It may be a water-driven household appliances to a pump driving electric motor, in ovens z. B. to electric heaters and refrigerators to a compressor driving electric motor. In addition, it may be a fan motor of a household appliance.
  • Dishwashers generally have at least one pump driven by an electric motor. Frequently, a permanent-magnet synchronous motor is used as the electric motor.
  • the electric motor is driven by means of a particular semiconductor elements having power electronics. It is known to first determine a temperature load of the power electronics representing actual value and then to compare this with a limit. For example, from the patent DE 202082 or from the published patent application DE 2004 022 005 A1 shows, such a comparison is used to protect against thermal overload. Thus, the motor current or the desired power of the electric motor is reduced when the limit value is reached by the actual value in order to protect components from thermal overload.
  • the invention has for its object to provide a method that allows improved operation in a simple manner.
  • the object of the invention is achieved by at least a temporary release of an overload operation in which a higher power than in normal load operation, if the actual value is below the limit, the limit in a (permanent) normal load operation of the power electronics or the electric motor, the maximum sustainable temperature load Power electronics, so represents a maximum limit on the maximum tolerable temperature load at which the power electronics are damaged. It is thus provided that, if the detected actual value is below the limit, which was determined for example by experiments or previously determined by calculations, overload operation is at least temporarily released, in the overload operation, the power of the electric motor and thus the temperature load of the power electronics Power and temperature load in normal load operation exceeds.
  • the power electronics already take damage when a component or assembly or a functional unit of the power electronics has taken damage caused by an unacceptably high temperature load. This component or component unit may be e.g. to act on the frequency converter. Component is also a component.
  • the electrical load may be in the electrical load to an electric motor, for. B. a permanent magnet synchronous motor, for driving a pump, for. B. for conveying a liquid, or for driving a compressor of a refrigerator.
  • the electrical load may be electrical aids or a fan drive.
  • a maximum release time for the overload operation is determined as a function of the difference between the actual value and the limit value, so that the overload operation is terminated before or when the actual value reaches or exceeds the limit value.
  • the actual value is preferably dependent on a consumer actual current, in particular of at least one phase actual current, for. B. an electric motor determined.
  • the consumer or actual motor current can be determined and processed in a simple manner by means of a suitable circuit or by means of suitable sensors.
  • the actual value is determined by forming a limit load integral.
  • the limit load integral is a criterion for the short-term overload of a semiconductor device.
  • the actual value can be determined, which may be present within a certain period of time without it exceeding the limit value or without overloading of the semiconductor component takes place.
  • the actual value is preferred by an integration of the squared consumer or actual motor current, in particular phase actual current, z. B. an electric motor determined.
  • the integration time is set as a function of a known thermal time constant of the power electronics, in particular as a function of a known thermal time constant of at least one semiconductor element of the power electronics, in order to take into account the warm-up behavior of the power electronics. This means that a limitation of the average power loss, which is converted into heat in the final stage of the power electronics, takes place.
  • the overload operation is released until the actual value reaches the limit value.
  • the duration of the overload operation can be controlled by the direct comparison of actual value and limit value in order to prevent an overload of the power electronics.
  • the actual or actual consumer current in particular the actual phase current
  • the heating of the power electronics which arises in particular due to the line losses of a semiconductor element, limited by the limitation of the consumer or actual motor current or output current.
  • the power loss can be limited by a reduction of the phase current, for example by a speed reduction of the electric motor.
  • the limit value is predetermined as a function of an intermediate circuit voltage of the power electronics.
  • the known inter-circuit voltage-dependent switching losses in the overload protection are taken into account.
  • the consumer or actual motor current is limited in overload operation depending on component-specific parameters. This prevents components of the power electronics and / or the electrical consumer from being damaged due to an excessive actual motor current in overload operation.
  • the component-specific parameters can also be determined by tests or determined by calculation and stored in the control electronics.
  • the household appliance according to the invention is characterized in that the device releases an overload operation in which a higher power than in normal load operation is present when the actual value is below the limit value.
  • the device preferably comprises a sensor and / or a circuit for detecting the actual load current as the actual value to be compared.
  • the power electronics comprises a plurality of semiconductor elements which serve to drive the electric motor.
  • the semiconductor elements are preferably designed as so-called MOSFETs.
  • the semiconductor elements of the power electronics form a full bridge for driving the electrical load.
  • FIG. 1 shows in a simplified representation as an exemplary embodiment of a household appliance 1, a dishwasher 2 in a front view.
  • a control panel 3 with controls for selecting a desired wash program, and a door 4 for closing a working space of the dishwasher 2 includes the dishwasher 2 in the present embodiment as an electrical load an electric motor 5, the output shaft with a pump 6, which may be formed for example as a circulating pump can, is actively connected.
  • the electric motor 5 is a Power electronics 7 assigned by means of which the electric motor 5 is driven.
  • the power electronics 7 comprises a plurality of semiconductor elements connected in a full bridge, which in the present exemplary embodiment are in the form of MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors).
  • MOSFETs metal oxide semiconductor field effect transistors
  • the dishwasher 2 has a device 8 which, depending on the current temperature overload of the electric motor 5 or the power electronics 7, at least temporarily releases an overload operation.
  • the overload operation is characterized by the fact that a higher power is required of the electric motor 5 and thus of the power electronics 7, as in a normal load operation, with the normal load operation is characterized by maximum performance, the permanent power electronics 7 and the electric motor. 6 can be demanded, without causing damage or overheating of components of the power electronics 7 or 5 of the electron motor.
  • the FIG. 2 shows the sequence of a method for operating the dishwasher 2.
  • a temperature value of the power electronics 7 representing actual value is determined or determined by means of the device 8.
  • the device 8 expediently has a circuit and / or a sensor for detecting the actual motor current, in particular at least one phase actual current, of the electric motor 5.
  • the actual value is determined by forming a limit load integral as a function of the actual motor current.
  • the actual motor current or the actual value is squared and integrated to determine how long the power electronics 7 can be applied to the voltage applied in overload operation motor-actual current before a limit is reached. In other words, it is determined how long the power electronics 7 takes until its temperature exceeds the maximum possible temperature.
  • the limit load integral the known thermal time constants of the power electronics 7, in particular the power semiconductors, are taken into account.
  • the actual value is compared with the predefinable limit value, which represents the maximum tolerable temperature load of the power electronics 7.
  • the limit value has previously been determined in a step 12 by tests or determined by calculations.
  • the limit value is set as a function of a DC link voltage of the power electronics 7, to the known inter-circuit voltage-dependent switching losses in the overload protection to take into account.
  • step 11 it is now checked whether the actual value is below the limit value. If this is not the case (n), the household appliance 1 is operated in a final- ⁇ enden step 13 in normal load operation, so that the maximum occurring temperature load on the power electronics in continuous operation does not lead to damage or overheating of the power electronics 7.
  • step 14 the determination of an enabling time for an overload operation in which the maximum power of the normal-load operation is exceeded is performed.
  • the FIG. 3 shows in a diagram the temperature T of the power electronics 7, plotted over the time t. Plotted in the diagram is the maximum temperature T max , which can be borne by the power electronics 7 and is represented by the limit value.
  • a first curve 15 shows the course of the temperature of the power electronics 7 in the normal load operation, which slowly asymptotically approaches the maximum temperature T max . In a permanent operation of the dishwasher 2 in the normal load operation according to curve 15 thus the maximum temperature T max is not exceeded and thereby the temperature load of the power electronics 7 permanently sustainable, without damage or overheating occur.
  • a second curve 16 shows the course of the temperature T of the power electronics 7 in an overload operation, in which the power of the electric motor 5 is above the power in the normal load mode, so that there is an increased actual motor current, resulting in faster heating and also to a greater temperature load of the power electronics 7 leads.
  • the maximum sustainable temperature T max of the power electronics 7 reaches the temperature of the power electronics 7 in overload operation, the maximum sustainable temperature T max of the power electronics 7 earlier than in normal load operation already at a time t max , UL . If the overload operation over the time t max , UL addition, the temperature T of the power electronics 7 exceeds the maximum sustainable temperature T max .
  • the maximum time duration t max , UL is determined as a function of the applied actual motor current (i I ), in which the overload operation can take place without the power electronics 7 overheating. If the time duration t max , UL is determined, the overload operation for the thus determined release time (t max , UL ) is released in a concluding step 17.
  • the actual value is still detected and compared with the limit value, and as soon as the actual value reaches the limit value, the overload operation is ended or the release is withdrawn.
  • an actual temperature is determined by means of the load limit integral and the actual value, which is compared with the maximum temperature T max . This serves as an alternative or additional safety mechanism to prevent overheating of the power electronics 7.
  • the actual motor current is limited in order to prevent a further increase in the temperature load.
  • the actual motor current is expediently limited in overload operation as a function of component-specific parameters.
  • overload operation can be enabled and that no additional components, such as temperature sensors, are needed to enable overload operation, thereby simplifying manufacturing and reducing costs.
  • overloading of the power electronics which can occur due to manufacturing tolerances of the household appliance 1, can be equally prevented.

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

The method involves activating an electrical consumer i.e. electromotor (5) such as permanent-excited synchronous motor, by power electronics (7), and determining an actual value that represents a temperature loading of the electronics. The actual value is compared with a limit value representing maximum tolerable temperature loading of the electronics in a normal load operation. An overload operation is temporarily released with high power than in the load operation when the actual value is below the limit value. The actual value is determined depending on actual current of the consumer. An independent claim is also included for a household appliance comprising a power electronics assigned to an electrical consumer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts, insbesondere einer Geschirrspülmaschine, das wenigstens einen elektrischen Verbraucher aufweist, wobei der elektrische Verbraucher durch eine Leistungselektronik angesteuert wird, wobei zunächst ein die Temperaturbelastung der Leistungselektronik repräsentierender Istwert ermittelt und anschließend der Istwert mit einem die maximal ertragbare Temperaturbelastung der Leistungselektronik in einem Normallastbetrieb darstellenden Grenzwert verglichen wird.The invention relates to a method for operating a domestic appliance, in particular a dishwasher, having at least one electrical load, wherein the electrical load is controlled by a power electronics, wherein first determines the temperature load of the power electronics representing actual value and then the actual value with a maximum sustainable Temperature load of the power electronics in a normal load operation representative limit is compared.

Haushaltsgeräte, wie wasserführende Haushaltsgeräte, wie z. B. Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen, Wäschetrockner oder Waschtrockner, aber auch Öfen oder Kälteschränke weisen wenigstens einen mit einer Leistungselektronik angesteuerten elektrischen Verbraucher auf. Dabei kann es sich bei wasserführenden Haushaltsgeräten um einen eine Pumpe antreibenden Elektromotor handeln, bei Öfen z. B. um elektrische Heizeinrichtungen und bei Kühlschränken um einen Kompressor antreibenden Elektromotor handeln. Außerdem kann es sich um einen Lüftermotor eines Haushaltsgeräts handeln.Household appliances, such as water-conducting household appliances, such. As dishwashers or washing machines, tumble dryer or washer-dryer, but also ovens or refrigerators have at least one driven by a power electronics electrical consumer. It may be a water-driven household appliances to a pump driving electric motor, in ovens z. B. to electric heaters and refrigerators to a compressor driving electric motor. In addition, it may be a fan motor of a household appliance.

Geschirrspülmaschinen weisen in der Regel wenigstens eine durch einen Elektromotor angetriebene Pumpe auf. Häufig wird dabei als Elektromotor ein permanenterregter Synchronmotor verwendet wird. Der Elektromotor wird mithilfe einer insbesondere Halbleiterelemente aufweisenden Leistungselektronik angesteuert. Dabei ist es bekannt, zunächst einen die Temperaturbelastung der Leistungselektronik repräsentierenden Istwert zu ermitteln und diesen anschließend mit einem Grenzwert zu vergleichen. Wie beispielsweise aus der Patentschrift DE 202082 oder auch aus der Offenlegungsschrift DE 2004 022 005 A1 hervorgeht, wird ein derartiger Vergleich zum Schutz vor thermischer Überlastung verwendet. So wird bei Erreichen des Grenzwerts durch den Istwert der Motorstrom beziehungsweise die Soll-Leistung des Elektromotors verringert, um Bauteile vor thermischer Überlastung zu schützen.Dishwashers generally have at least one pump driven by an electric motor. Frequently, a permanent-magnet synchronous motor is used as the electric motor. The electric motor is driven by means of a particular semiconductor elements having power electronics. It is known to first determine a temperature load of the power electronics representing actual value and then to compare this with a limit. For example, from the patent DE 202082 or from the published patent application DE 2004 022 005 A1 shows, such a comparison is used to protect against thermal overload. Thus, the motor current or the desired power of the electric motor is reduced when the limit value is reached by the actual value in order to protect components from thermal overload.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das einen verbesserten Betrieb auf einfache Art und Weise ermöglicht.The invention has for its object to provide a method that allows improved operation in a simple manner.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch zumindest ein zeitweiliges Freigeben eines Überlastbetriebs, bei dem eine höhere Leistung als im Normallastbetrieb vorliegt, wenn der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt, wobei der Grenzwert in einem (dauerhaften) Normallastbetrieb der Leistungselektronik beziehungsweise des Elektromotors die maximal ertragbare Temperaturbelastung der Leistungselektronik, also einen maximalen Grenzwert bezüglich der maximal ertragbaren Temperaturbelastung darstellt, bei der die Leistungselektronik Schaden nimmt. Es ist somit vorgesehen, dass, wenn der erfasste Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt, der beispielsweise durch Versuche ermittelt oder durch Berechnungen vorher bestimmt wurde, ein Überlastbetrieb zumindest zeitweilig freigegeben wird, wobei in dem Überlastbetrieb die Leistung des Elektromotors und damit die Temperaturbelastung der Leistungselektronik die Leistung und Temperaturbelastung im Normallastbetrieb übersteigt. Die Leistungselektronik nimmt bereits dann Schaden, wenn ein Bauteil oder eine Baueinheit bzw. eine Funktionseinheit der Leistungselektronik Schaden durch eine unzulässig hohe Temperaturbelastung genommen hat. Bei diesem Bauteil oder Bauteileinheit kann es sich z.B. um den Frequenzumrichter handeln. Unter Bauteil ist auch eine Komponente zu verstehen.The object of the invention is achieved by at least a temporary release of an overload operation in which a higher power than in normal load operation, if the actual value is below the limit, the limit in a (permanent) normal load operation of the power electronics or the electric motor, the maximum sustainable temperature load Power electronics, so represents a maximum limit on the maximum tolerable temperature load at which the power electronics are damaged. It is thus provided that, if the detected actual value is below the limit, which was determined for example by experiments or previously determined by calculations, overload operation is at least temporarily released, in the overload operation, the power of the electric motor and thus the temperature load of the power electronics Power and temperature load in normal load operation exceeds. The power electronics already take damage when a component or assembly or a functional unit of the power electronics has taken damage caused by an unacceptably high temperature load. This component or component unit may be e.g. to act on the frequency converter. Component is also a component.

Dabei kann es sich bei dem elektrischen Verbraucher um einen Elektromotor, z. B. einen permanenterregten Synchronmotor, zum Antreiben einer Pumpe, z. B. zum Fördern einer Flüssigkeit, oder zum Antreiben eines Kompressors eines Kühlschranks handeln. Außerdem kann es sich bei dem elektrischen Verbraucher um elektrische Hilfsmittel oder um einen Lüfterantrieb handeln.It may be in the electrical load to an electric motor, for. B. a permanent magnet synchronous motor, for driving a pump, for. B. for conveying a liquid, or for driving a compressor of a refrigerator. In addition, the electrical load may be electrical aids or a fan drive.

Vorzugsweise wird in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Istwert und dem Grenzwert eine maximale Freigabezeit für den Überlastbetrieb bestimmt, sodass der Überlastbetrieb beendet wird, bevor oder wenn der Istwert den Grenzwert erreicht oder übersteigt. Hierbei wird ausgenutzt, dass sich die Temperatur der Leistungselektronik nicht sprunghaft ändern kann, sodass ein kurzzeitiger Überlastbetrieb möglich ist, ohne dass die Leistungselektronik überhitzt. Dadurch kann eine erhöhte Leistung zu gegebener Zeit zur Verfügung gestellt werden.Preferably, a maximum release time for the overload operation is determined as a function of the difference between the actual value and the limit value, so that the overload operation is terminated before or when the actual value reaches or exceeds the limit value. This exploits the fact that the temperature of the power electronics can not change abruptly, so that a short-term overload operation is possible without the power electronics overheating. As a result, increased performance can be provided in due course.

Ferner wird vorzugsweise der Istwert in Abhängigkeit von einem Verbraucher-Ist-Strom, insbesondere von wenigstens einem Phasen-Ist-Strom, z. B. eines Elektromotors ermittelt. Der Verbraucher bzw. Motor-Ist-Strom lässt sich auf einfache Art und Weise mittels einer geeigneten Schaltung oder mittels geeigneter Sensoren ermitteln und verarbeiten.Furthermore, the actual value is preferably dependent on a consumer actual current, in particular of at least one phase actual current, for. B. an electric motor determined. The consumer or actual motor current can be determined and processed in a simple manner by means of a suitable circuit or by means of suitable sensors.

Vorteilhafterweise wird der Istwert durch Bilden eines Grenzlastintegrals ermittelt. Das Grenzlastintegral ist ein Kriterium für die Kurzzeitüberlastung eines Halbleiterbauelements. Mittels des Grenzlastintegrals kann der Istwert bestimmt werden, der innerhalb einer bestimmten Zeitdauer anstehen darf, ohne dass er den Grenzwert übersteigt beziehungsweise ohne dass eine Überlastung des Halbleiterbauelements erfolgt.Advantageously, the actual value is determined by forming a limit load integral. The limit load integral is a criterion for the short-term overload of a semiconductor device. By means of the load limit integral, the actual value can be determined, which may be present within a certain period of time without it exceeding the limit value or without overloading of the semiconductor component takes place.

Bevorzugt wird dazu der Istwert durch eine Integration des quadrierten Verbraucher- bzw. Motor-Ist-Stroms, insbesondere Phasen-Ist-Stroms, z. B. eines Elektromotors bestimmt. Zweckmäßigerweise wird dabei die Integrationszeit in Abhängigkeit einer bekannten thermischen Zeitkonstante der Leistungselektronik, insbesondere in Abhängigkeit einer bekannten thermischen Zeitkonstante mindestens eines Halbleiterelements der Leistungselektronik eingestellt, um das Aufwärmverhalten der Leistungselektronik zu berücksichtigen. Das bedeutet, dass eine Begrenzung der mittleren Verlustleistung, die in der Endstufe der Leistungselektronik in Wärme umgesetzt wird, erfolgt.For this purpose, the actual value is preferred by an integration of the squared consumer or actual motor current, in particular phase actual current, z. B. an electric motor determined. Expediently, the integration time is set as a function of a known thermal time constant of the power electronics, in particular as a function of a known thermal time constant of at least one semiconductor element of the power electronics, in order to take into account the warm-up behavior of the power electronics. This means that a limitation of the average power loss, which is converted into heat in the final stage of the power electronics, takes place.

Besonders bevorzugt wird der Überlastbetrieb so lange freigegeben, bis der Istwert den Grenzwert erreicht. Hier kann durch den direkten Vergleich von Istwert und Grenzwert die Dauer des Überlastbetriebs geregelt werden, um eine Überlastung der Leistungselektronik zu verhindern.Particularly preferably, the overload operation is released until the actual value reaches the limit value. Here, the duration of the overload operation can be controlled by the direct comparison of actual value and limit value in order to prevent an overload of the power electronics.

Bevorzugt wird bei Erreichen des Grenzwerts durch den Istwert der Verbraucher- bzw. Motor-Ist-Strom, insbesondere der Phasen-Ist-Strom, begrenzt. Hierdurch wird die Erwärmung der Leistungselektronik, die insbesondere aufgrund der Leitungsverluste eines Halbleiterelements entsteht, über die Begrenzung des Verbraucher- bzw. Motor-Ist-Stroms beziehungsweise Ausgangsstroms eingeschränkt. So kann die Verlustleistung durch eine Reduktion des Phasen-Stroms, beispielsweise durch eine Drehzahlreduktion des Elektromotors, begrenzt werden.When the limit value is reached, the actual or actual consumer current, in particular the actual phase current, is preferably limited by the actual value. As a result, the heating of the power electronics, which arises in particular due to the line losses of a semiconductor element, limited by the limitation of the consumer or actual motor current or output current. Thus, the power loss can be limited by a reduction of the phase current, for example by a speed reduction of the electric motor.

Besonders bevorzugt wird der Grenzwert in Abhängigkeit von einer Zwischenkreisspannung der Leistungselektronik vorgegeben. Hierdurch werden die bekannten zwischenkreisspannungsabhängigen Schaltverluste bei der Überlastsicherung mit berücksichtigt. Schließlich ist vorgesehen, dass der Verbraucher- bzw. Motor-Ist-Strom im Überlastbetrieb in Abhängigkeit bauteilspezifischer Parameter begrenzt wird. Hierdurch wird verhindert, dass Bestandteile der Leistungselektronik und/oder des elektrischen Verbrauchers aufgrund eines zu hohen Motor-Ist-Stroms im Überlastbetrieb beschädigt werden. Die bauteilspezifischen Parameter können ebenfalls durch Versuche ermittelt oder durch Berechnen bestimmt und in der Ansteuerungselektronik hinterlegt werden.Particularly preferably, the limit value is predetermined as a function of an intermediate circuit voltage of the power electronics. As a result, the known inter-circuit voltage-dependent switching losses in the overload protection are taken into account. Finally, it is provided that the consumer or actual motor current is limited in overload operation depending on component-specific parameters. This prevents components of the power electronics and / or the electrical consumer from being damaged due to an excessive actual motor current in overload operation. The component-specific parameters can also be determined by tests or determined by calculation and stored in the control electronics.

Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät zeichnet sich dadurch aus, dass die Einrichtung einen Überlastbetrieb freigibt, bei dem eine höhere Leistung als im Normallastbetrieb vorliegt, wenn der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt. Die Einrichtung umfasst bevorzugt einen Sensor und/oder eine Schaltung zum Erfassen des Verbraucher-Ist-Stroms als den zu vergleichenden Istwert.The household appliance according to the invention is characterized in that the device releases an overload operation in which a higher power than in normal load operation is present when the actual value is below the limit value. The device preferably comprises a sensor and / or a circuit for detecting the actual load current as the actual value to be compared.

Vorzugsweise umfasst die Leistungselektronik mehrere Halbleiterelemente, die zur Ansteuerung des Elektromotors dienen. Bevorzugt sind die Halbleiterelemente als sogenannte MOSFETs ausgebildet. Vorzugsweise bilden die Halbleiterelemente der Leistungselektronik eine Vollbrücke zum Ansteuern des elektrischen Verbrauchers.Preferably, the power electronics comprises a plurality of semiconductor elements which serve to drive the electric motor. The semiconductor elements are preferably designed as so-called MOSFETs. Preferably, the semiconductor elements of the power electronics form a full bridge for driving the electrical load.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

Figur 1
eine Haushaltsgerät in einer vereinfachten Darstellung,
Figur 2
den Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben des Haushaltsgeräts und
Figur 3
ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens.
In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this
FIG. 1
a household appliance in a simplified representation,
FIG. 2
the sequence of a method for operating the household appliance and
FIG. 3
a diagram for explaining the method.

Die Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung als Ausführungsbeispiel für ein Haushaltsgerät 1 eine Geschirrspülmaschine 2 in einer Frontansicht. Neben einem Bedienfeld 3 mit Bedienelementen zum Auswählen eines gewünschten Spülprogramms, sowie einer Tür 4 zum Verschließen eines Arbeitsraums der Geschirrspülmaschine 2 umfasst die Geschirrspülmaschine 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als elektrischen Verbraucher einen Elektromotor 5, dessen Abtriebswelle mit einer Pumpe 6, die beispielsweise als Umwälzpumpe ausgebildet sein kann, wirkverbunden ist. Dem Elektromotor 5 ist eine Leistungselektronik 7 zugeordnet, mittels derer der Elektromotor 5 angesteuert wird. Die Leistungselektronik 7 umfasst mehrere zu einer Vollbrücke geschaltete Halbleiterelemente, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) ausgebildet sind. Ferner weist die Geschirrspülmaschine 2 eine Einrichtung 8 auf, die in Abhängigkeit von der aktuellen Temperaturüberlastung des Elektromotors 5 beziehungsweise der Leistungselektronik 7 einen Überlastbetrieb zumindest zeitweilig freigibt. Der Überlastbetrieb zeichnet sich dadurch aus, dass eine höhere Leistung von dem Elektromotor 5 und damit auch von der Leistungselektronik 7 abverlangt wird, als in einem Normallastbetrieb, wobei sich der Normallastbetrieb durch eine maximale Leistung auszeichnet, die dauerhaft von der Leistungselektronik 7 und dem Elektromotor 6 abverlangt werden kann, ohne dass es zu einer Beschädigung oder Überhitzen von Bestandteilen der Leistungselektronik 7 oder des Elektronmotors 5 kommt.The FIG. 1 shows in a simplified representation as an exemplary embodiment of a household appliance 1, a dishwasher 2 in a front view. In addition to a control panel 3 with controls for selecting a desired wash program, and a door 4 for closing a working space of the dishwasher 2 includes the dishwasher 2 in the present embodiment as an electrical load an electric motor 5, the output shaft with a pump 6, which may be formed for example as a circulating pump can, is actively connected. The electric motor 5 is a Power electronics 7 assigned by means of which the electric motor 5 is driven. The power electronics 7 comprises a plurality of semiconductor elements connected in a full bridge, which in the present exemplary embodiment are in the form of MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors). Furthermore, the dishwasher 2 has a device 8 which, depending on the current temperature overload of the electric motor 5 or the power electronics 7, at least temporarily releases an overload operation. The overload operation is characterized by the fact that a higher power is required of the electric motor 5 and thus of the power electronics 7, as in a normal load operation, with the normal load operation is characterized by maximum performance, the permanent power electronics 7 and the electric motor. 6 can be demanded, without causing damage or overheating of components of the power electronics 7 or 5 of the electron motor.

Die Figur 2 zeigt den Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben der Geschirrspülmaschine 2. In einem ersten Schritt 9 wird durch Wahl eines entsprechenden Spülprogramms der Betrieb der Geschirrspülmaschine 2 gestartet. Im darauffolgenden Schritt 10 wird mittels der Einrichtung 8 ein die Temperaturbelastung der Leistungselektronik 7 repräsentierender Istwert bestimmt beziehungsweise ermittelt. Die Einrichtung 8 weist dazu zweckmäßigerweise eine Schaltung und/oder einen Sensor zur Erfassung des Motor-Ist-Stroms, insbesondere wenigstens eines Phasen-Ist-Stroms, des Elektromotors 5 auf. Der Istwert wird durch Bilden eines Grenzlastintegrals in Abhängigkeit von dem Motor-Ist-Strom ermittelt. Dazu wird der Motor-Ist-Strom beziehungsweise der Istwert quadriert und integriert, um zu bestimmten, wie lange die Leistungselektronik 7 mit dem im Überlastbetrieb anliegenden Motor-Ist-Strom beaufschlagt werden kann, bevor ein Grenzwert erreicht wird. Mit anderen Worten wird bestimmt, wie lange die Leistungselektronik 7 braucht, bis ihre Temperatur die maximal mögliche Temperatur übersteigt. Bei der Bildung des Grenzlastintegrals werden die bekannten thermischen Zeitkonstanten der Leistungselektronik 7, insbesondere der Leistungshalbleiter, berücksichtigt.The FIG. 2 shows the sequence of a method for operating the dishwasher 2. In a first step 9, the operation of the dishwasher 2 is started by selecting a corresponding washing program. In the subsequent step 10, a temperature value of the power electronics 7 representing actual value is determined or determined by means of the device 8. The device 8 expediently has a circuit and / or a sensor for detecting the actual motor current, in particular at least one phase actual current, of the electric motor 5. The actual value is determined by forming a limit load integral as a function of the actual motor current. For this purpose, the actual motor current or the actual value is squared and integrated to determine how long the power electronics 7 can be applied to the voltage applied in overload operation motor-actual current before a limit is reached. In other words, it is determined how long the power electronics 7 takes until its temperature exceeds the maximum possible temperature. In the formation of the limit load integral, the known thermal time constants of the power electronics 7, in particular the power semiconductors, are taken into account.

In einem darauffolgenden dritten Schritt 11 wird der Istwert mit dem vorgebbaren Grenzwert verglichen, der die maximal ertragbare Temperaturbelastung der Leistungselektronik 7 darstellt. Der Grenzwert ist zuvor in einem Schritt 12 durch Versuche ermittelt oder durch Berechnungen bestimmt worden. Zusätzlich wird der Grenzwert in Abhängigkeit von einer Zwischenkreisspannung der Leistungselektronik 7 vorgegeben, um auch die bekannten zwischenkreisspannungsabhängigen Schaltverluste bei der Überlastsicherung zu berücksichtigen.In a subsequent third step 11, the actual value is compared with the predefinable limit value, which represents the maximum tolerable temperature load of the power electronics 7. The limit value has previously been determined in a step 12 by tests or determined by calculations. In addition, the limit value is set as a function of a DC link voltage of the power electronics 7, to the known inter-circuit voltage-dependent switching losses in the overload protection to take into account.

Bei dem Vergleich in Schritt 11 wird nunmehr geprüft, ob der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt. Ist dies nicht der Fall (n), wird das Haushaltsgeräts 1 in einem abschlie-βenden Schritt 13 im Normallastbetrieb weiter betrieben, sodass die maximal auftretende Temperaturbelastung der Leistungselektronik im Dauerbetrieb nicht zu einer Beschädigung oder Überhitzung der Leistungselektronik 7 führt.In the comparison in step 11, it is now checked whether the actual value is below the limit value. If this is not the case (n), the household appliance 1 is operated in a final-βenden step 13 in normal load operation, so that the maximum occurring temperature load on the power electronics in continuous operation does not lead to damage or overheating of the power electronics 7.

Ergibt der Vergleich in Schritt 11 jedoch, dass der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt (j), erfolgt in einem darauffolgenden Schritt 14 die Bestimmung einer Freigabezeit für einen Überlastbetrieb, bei dem die maximale Leistung des Normallastbetriebs überschritten wird.However, if the comparison in step 11 shows that the actual value is below the limit value (j), in a subsequent step 14 the determination of an enabling time for an overload operation in which the maximum power of the normal-load operation is exceeded is performed.

Die Figur 3 zeigt hierzu in einem Diagramm die Temperatur T der Leistungselektronik 7, aufgetragen über die Zeit t. In das Diagramm eingetragen ist die Maximaltemperatur Tmax, die von der Leistungselektronik 7 ertragbar ist und durch den Grenzwert dargestellt wird. Eine erste Kurve 15 zeigt den Verlauf der Temperatur der Leistungselektronik 7 im Normallastbetrieb, die sich langsam asymptotisch an die Maximaltemperatur Tmax annähert. Bei einem dauerhaften Betreiben der Geschirrspülmaschine 2 im Normallastbetrieb gemäß Kurve 15 wird somit die Maximaltemperatur Tmax nicht überschritten und dadurch die Temperaturbelastung der Leistungselektronik 7 dauerhaft ertragbar, ohne dass Schäden oder eine Überhitzung auftreten.The FIG. 3 shows in a diagram the temperature T of the power electronics 7, plotted over the time t. Plotted in the diagram is the maximum temperature T max , which can be borne by the power electronics 7 and is represented by the limit value. A first curve 15 shows the course of the temperature of the power electronics 7 in the normal load operation, which slowly asymptotically approaches the maximum temperature T max . In a permanent operation of the dishwasher 2 in the normal load operation according to curve 15 thus the maximum temperature T max is not exceeded and thereby the temperature load of the power electronics 7 permanently sustainable, without damage or overheating occur.

Eine zweite Kurve 16 zeigt den Verlauf der Temperatur T der Leistungselektronik 7 in einem Überlastbetrieb, bei dem die Leistung des Elektromotors 5 über der Leistung im Normallastbetrieb liegt, sodass auch ein erhöhter Motor-Ist-Strom vorliegt, welcher zu einer schnelleren Erwärmung und auch zu einer größeren Temperaturbelastung der Leistungselektronik 7 führt. Wie eindeutig dem Diagramm der Figur 3 zu entnehmen ist, erreicht die Temperatur der Leistungselektronik 7 im Überlastbetrieb die maximal ertragbare Temperatur Tmax der Leistungselektronik 7 früher als im Normallastbetrieb bereits zu einem Zeitpunkt tmax,UL. Erfolgt der Überlastbetrieb über den Zeitpunkt tmax,UL hinaus, so übersteigt die Temperatur T der Leistungselektronik 7 die maximal ertragbare Temperatur Tmax.A second curve 16 shows the course of the temperature T of the power electronics 7 in an overload operation, in which the power of the electric motor 5 is above the power in the normal load mode, so that there is an increased actual motor current, resulting in faster heating and also to a greater temperature load of the power electronics 7 leads. How clear the diagram of the FIG. 3 can be seen, reaches the temperature of the power electronics 7 in overload operation, the maximum sustainable temperature T max of the power electronics 7 earlier than in normal load operation already at a time t max , UL . If the overload operation over the time t max , UL addition, the temperature T of the power electronics 7 exceeds the maximum sustainable temperature T max .

Durch Bestimmen des Grenzlastintegrals wird in Abhängigkeit vom anliegenden Motor-Ist-Strom (iI) die maximale Zeitdauer tmax,UL bestimmt, in welcher der Überlastbetrieb erfolgen kann, ohne dass die Leistungselektronik 7 überhitzt. Ist die Zeitdauer tmax,UL bestimmt, so wird in einem abschließenden Schritt 17 der Überlastbetrieb für die so bestimmte Freigabezeit (tmax,UL) freigegeben.By determining the limit load integral, the maximum time duration t max , UL is determined as a function of the applied actual motor current (i I ), in which the overload operation can take place without the power electronics 7 overheating. If the time duration t max , UL is determined, the overload operation for the thus determined release time (t max , UL ) is released in a concluding step 17.

In einer weiteren Ausführungsform wird während des Überlastbetriebs der Istwert weiterhin erfasst und mit dem Grenzwert verglichen, und sobald der Istwert den Grenzwert erreicht, der Überlastbetrieb beendet beziehungsweise die Freigabe zurückgezogen. Bevorzugt wird mithilfe des Grenzlastintegrals und des Istwerts eine Ist-Temperatur bestimmt, die mit der Maximaltemperatur Tmax verglichen wird. Dies dient als alternativer oder zusätzlicher Sicherheitsmechanismus zum Verhindern einer Überhitzung der Leistungselektronik 7.In a further embodiment, during the overload operation, the actual value is still detected and compared with the limit value, and as soon as the actual value reaches the limit value, the overload operation is ended or the release is withdrawn. Preferably, an actual temperature is determined by means of the load limit integral and the actual value, which is compared with the maximum temperature T max . This serves as an alternative or additional safety mechanism to prevent overheating of the power electronics 7.

Ist die Freigabezeit erreicht oder erreicht der Istwert den Grenzwert, so wird der Motor-Ist-Strom begrenzt, um ein weiteres Erhöhen der Temperaturbelastung zu verhindern. Um eine Beschädigung der Halbleiterelemente im Überlastbetrieb zu verhindern, wird der Motor-Ist-Strom zweckmäßigerweise im Überlastbetrieb in Abhängigkeit bauteilspezifischer Parameter begrenzt.If the release time is reached or the actual value reaches the limit value, the actual motor current is limited in order to prevent a further increase in the temperature load. In order to prevent damage to the semiconductor elements in overload operation, the actual motor current is expediently limited in overload operation as a function of component-specific parameters.

Der Vorteil des oben beschriebenen Verfahrens liegt darin, dass ein Überlastbetrieb freigegeben werden kann, und dass zum Freigeben des Überlastbetriebs keine zusätzlichen Bauelemente, wie beispielsweise Temperatursensoren, benötigt werden, wodurch die Herstellung vereinfacht und Kosten verringert werden. Darüber hinaus lassen sich mittels des beschriebenen Verfahrens Überlastungen der Leistungselektronik, die aufgrund von Fertigungstoleranzen des Haushaltsgeräts 1 auftreten können, gleichermaßen verhindern.The advantage of the method described above is that overload operation can be enabled and that no additional components, such as temperature sensors, are needed to enable overload operation, thereby simplifying manufacturing and reducing costs. In addition, by means of the described method, overloading of the power electronics, which can occur due to manufacturing tolerances of the household appliance 1, can be equally prevented.

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts (1), insbesondere einer Geschirrspülmaschine (2), das wenigstens einen elektrischen Verbraucher (5) aufweist, wobei der elektrische Verbraucher (5) durch eine Leistungselektronik (7) angesteuert wird, mit folgenden Schritten: - Ermitteln eines die Temperaturbelastung der Leistungselektronik (7) repräsentierenden Istwerts; - Vergleichen des Istwerts mit einem die maximal ertragbare Temperaturbelastung der Leistungselektronik in einem Normallastbetrieb darstellenden Grenzwert; - gekennzeichnet durch zumindest ein zeitweiliges Freigeben eines Überlastbetriebs mit einer höheren Leistung als im Normallastbetrieb, wenn der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt. Method for operating a domestic appliance (1), in particular a dishwasher (2), which has at least one electrical consumer (5), wherein the electrical consumer (5) is controlled by power electronics (7), comprising the following steps: - Determining a temperature load of the power electronics (7) representing the actual value; Comparing the actual value with a limit value representing the maximum sustainable temperature load of the power electronics in a normal-load operation; - Characterized by at least a temporary release of an overload operation with a higher power than in normal load operation when the actual value is below the limit. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrischer Verbraucher (5) ein Elektromotor, insbesondere ein permanenterregter Synchronmotor zum Antreiben einer Pumpe (6) oder eines Kompressors des Haushaltsgeräts (1) verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that an electric motor, in particular a permanent-magnet synchronous motor for driving a pump (6) or a compressor of the household appliance (1) is used as an electrical consumer (5). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert in Abhängigkeit von einem Verbraucher-Ist-Strom (iI), insbesondere von wenigstens einem Phasen-Ist-Strom, des elektrischen Verbrauchers (5) ermittelt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the actual value is determined as a function of a consumer actual current (i I ), in particular of at least one phase-actual current of the electrical load (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert durch Bilden eines Grenzlastintegrals ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actual value is determined by forming a limit load integral. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert durch eine Integration des quadrierten Verbraucher-Ist-Stroms, insbesondere Phasen-Ist-Stroms, bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actual value is determined by an integration of the squared consumer actual current, in particular phase actual current. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlastbetrieb solange freigegeben wird, bis der Istwert den Grenzwert erreicht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the overload operation is enabled until the actual value reaches the limit value. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen des Grenzwerts durch den Istwert des Verbraucher-Ist-Stroms, insbesondere der Phasen-Ist-Strom, begrenzt wird.A method according to claim 5, characterized in that is limited when reaching the limit value by the actual value of the consumer actual current, in particular the phase-actual current. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert in Abhängigkeit von einer Zwischenkreisspannung der Leistungselektronik 7 vorgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the limit value is specified as a function of an intermediate circuit voltage of the power electronics 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrationszeit in Abhängigkeit mindestens einer bekannten thermischen Zeitkonstante der Leistungselektronik (7) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims 4 to 7, characterized in that the integration time in dependence of at least one known thermal time constant of the power electronics (7) is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher-Ist-Strom im Überlastbetrieb in Abhängigkeit bauteilspezifischer Parameter begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actual load current is limited in overload operation depending on component-specific parameters. Haushaltsgerät (1), insbesondere Geschirrspülmaschine (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einen elektrischen Verbraucher (5), wobei dem elektrischen Verbraucher (5) eine Leistungselektronik (7) zugeordnet ist, und mit einer Einrichtung (8) zum Ermitteln eines eine Temperatur T der Leistungselektronik (7) repräsentierenden Istwerts und zum Vergleichen eines die maximal ertragbare Temperaturbelastung der Leistungselektronik (7) in einem Normallastbetrieb darstellenden Grenzwerts, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) einen Überlastbetrieb freigibt, wenn der Istwert unterhalb des Grenzwerts liegt.Domestic appliance (1), in particular dishwasher (2), in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, with at least one electrical load (5), wherein the power consumer (5) power electronics (7) is associated, and with a device (8) for determining an actual value representing a temperature T of the power electronics (7) and for comparing a limit value representing the maximum sustainable temperature load of the power electronics (7) in a normal-load operation, characterized in that the device (8) releases an overload operation, if the actual value is below the limit value.
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